挖掘机销轴和轴承的设计说明书Word文件下载.docx

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在正常情况下，铜轴承（ＺｃｕＡｌｌ０Ｆｅ３Ｍｎ２）磨损量可由下式近似得出：

Ｗ＝Ｋ×

Ｐ×

Ｖ×

Ｔ

Ｗ：

磨损量（ｍｍ）

Ｋ：

摩擦系数【ｍｍ／（Ｎ／ｍｍ２·

ｍ／ｍｉｎ·

ｈｒ）】

Ｐ：

承载能力（Ｎ／ｍｍ２）

Ｖ：

线速度（ｍ／ｍｉｎ）

Ｔ：

磨损时间（ｈｒ）

式中Ｋ＝Ｃｉ×

ｋ，ｋ为理想状态下的摩擦系数，Ｋ＝（１～５）×

１０－８【ｍｍ／（Ｎ／ｍｍ２·

１、Ｃｉ＝Ｃ０×

Ｃｌ×

Ｃ２×

Ｃ３

２、承载压力Ｐ

通常所谓承载压力是指轴承承受载荷时，轴承支撑的最大载荷除以受压面积，所谓受压面积，当轴承为圆筒形时，取与轴承接触部分的载荷方向的投影面积。

３、速度Ｖ

轴承的发热量，主要由轴承的摩擦作用引起的，根据经验可得，对摩擦面温度的上升，滑动速度Ｖ的影响远大于承载压力Ｐ的影响。

由此可见，轴承的寿命主要由Ｐ×

Ｖ的值决定。

同时ＰＶ值决定着轴承的发热量。

当轴承运转时，轴承温度受摩擦产生的热量及热量散发情况影响，通常会在一定温度上稳定下来，若运转持续进行中有杂质侵入，润滑油的性能就会降低，同时由于摩擦粉末的影响，材料的疲劳，此时摩擦面的形变即发生变化，摩擦系数提高，轴承的温度上升，致使摩擦面损伤，导致烧焦，基于此种情况，轴承运转温度越低，亦即使用低的ＰＶ值时，轴承的负荷性较好，寿命延长，所以在设计时尽可能使用较低的ＰＶ值。

二、轴的设计：

（１）、一般情况下轴的材料选用３５＃以上优质碳素结构钢，也可加入合金元素提高其热处理性能，材料经调质、淬火等表面处理后，硬度超过轴承硬度即可收到比较理想的效果；

当有硬物侵入时，就可把硬物嵌入轴承中，而不损伤轴；

否则就会降低轴的疲劳寿命。

（２）、轴的表面粗糙度较大时，轴与轴套的突起部分会切断油膜，造成两者直接接触。

因此，提高轴的表面粗糙度，尽可能缩小油膜间隙，使其接近流体润滑状态，这样就可提高轴套的使用寿命，一般情况下轴的表面粗糙度应在Ｒａｌ．６以上。

（３）、对不承受交变载荷的轴进行电镀，不仅可以提高其耐蚀性，而且可以有效防止粗糙磨损，提高润滑性能。

三、轴和轴承的公差配合：

在通常情况下，轴承的外圈和结构件之间为中型压入配合，轴承的内圈和轴为基孔制的间隙配合，轴承的内圈开有油槽，加润滑脂润滑。

轴和轴承的配合间隙过大，则存在较大的冲击载荷，严重影响轴和结构件的使用寿命；

轴和轴承的配合间隙过小，则难以形成稳定的润滑膜，所以轴和轴承之间的间隙在保证能形成稳定的润滑膜的基础上，应尽可能的小；

其最小值可通过下面公式理论技术：

ｈｍｉｎ＝ｈｓ＋ｙ１２＋Ｒａｌ＋Ｒａ２＋△Ｌ＋△ＬＤ＋△

ｈｓ：

油膜厚度最小安全值（ｍｍ）

Ｙ１２：

轴承两端面的相对挠曲变形量

Ｒａ１：

轴的表面粗糙度

Ｒａ２：

轴承的表面粗糙度

△Ｌ：

轴在轴承内一段的直线度

△Ｄ：

轴承内圈的圆度

△：

装配后轴承内孔收缩量

现就徐工２２０ＬＣ－６型挖掘机动臂和斗杆连接处的轴和轴承做最小配合间隙的计算：

当直轴径为９０的轴的油膜厚度最小安全值ｈｓ＝６（μｍ），对轴做挠度分析：

其中液压系统的系统压力为：

３１．４×

１０６Ｐａ，油缸的缸径为１４０ｍｍ。

油缸的推力为：

Ｆ＝π×

７０×

ｌ０－６×

１０６＝４．８×

１０５（Ｎ）

根据斗杆受力分析，Ｐｌ＝Ｐ２＝３．０６×

ｌ０５，则Ｒｌ＝Ｒ２＝３．０６×

１０５，

轴的受力图可简化为

轴的载荷呈对称分布，现当Ｘ在（０—２０７）时，弯矩方程为

Ｍ（ｘ）＝Ｒ１×

Ｘ－×

×

（Ｘ－３７）×

（Ｘ－３７）则

Ｙ（Ｘ）＝＋ｃｘ＋Ｄ＝

－＋ｘ－ｘ　＋Ｃｘ＋Ｄ

由Ｘ＝０，Ｙ（ｘ）＝０得：

Ｄ＝０，Ｘ＝０，θ（ｘ）＝０得：

ｃ＝０

所以：

Ｙ（ｘ）＝×

－＋Ｘ－Ｘ　

式中Ｅ＝２７０（ＧＰａ）

Ｉ＝×

Ｄ４＝×

（１８０）４＝５．１５×

１０７（ｍｍ４）

ｙ（３７）＝＝７．５×

１０－７（ｍｍ）

Ｙ（１５７）＝＝６．７×

１０－５（ｍｍ）

所以，Ｙ１２＝Ｙ（１５７）－Ｙ（３７）

＝６．６２５×

轴的表面粗糙度如Ｒａ１＝１．６（μｍ）

轴承的表面粗糙度：

Ｒａ２＝１．６（μｍ）

轴在轴承内一段的直线度△Ｌ＝２０（μｍ）

轴承内圈的圆度△Ｄ＝１５（ｐｍ）

装配后轴承内孔最大收缩量

△＝×

δｍａｘ

式中δｍａｘ为轴承外径最大过盈量，δｍａｘ＝４５（μｍ）

ＤＢ为压入前轴承外径，ＤＢ＝１１０（ｍｍ）

ｄｏ为压入前轴承内径，ｄ０＝９０（ｍｍ）

经计算△：

０．９１×

４５＝４０（μｍ）

所以，形成油膜最小间隙为：

ｈｍｉｍ＝ｈｓ＋ｙ１２＋Ｒａ１＋Ｒａ２＋△Ｌ＋△Ｄ＋△

＝６＋６．６２５×

１０－２＋１．６＋１．６＋２０＋１５＋４０

＝８４．９（μｍ）

而所选公差为９０，其最小间隙为１２２μｍ，即可见此间隙是合适的。

总之，在轴和轴承的设计中，首先要考虑使用工况，其次在满足使用性能的基础上，轴和轴承的使用寿命稍长与整机的使用寿命即可，从而通过系统分析确定最佳方案。

工作装置的可靠性对液压挖掘机整机性能影响很大，工作装置在工作时的工况为低速重载，这就对轴和轴承的工作性能提出了非常高的要求，而在挖掘机设计中，工作装置的重量在能满足设计性能参数的前提下应尽可能的小，所以合理设计轴和轴承对挖掘机整机性能至关重要。